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DE102006042987A1 - Cleaning method for reflective optical element, particularly for soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, and for operation of extreme ultraviolet lithography device, involves heating reflective optical element - Google Patents

Cleaning method for reflective optical element, particularly for soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, and for operation of extreme ultraviolet lithography device, involves heating reflective optical element Download PDF

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DE102006042987A1
DE102006042987A1 DE200610042987 DE102006042987A DE102006042987A1 DE 102006042987 A1 DE102006042987 A1 DE 102006042987A1 DE 200610042987 DE200610042987 DE 200610042987 DE 102006042987 A DE102006042987 A DE 102006042987A DE 102006042987 A1 DE102006042987 A1 DE 102006042987A1
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optical element
catalytic
extreme ultraviolet
soft
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DE200610042987
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German (de)
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Dirk Heinrich Dr. Ehm
Annemieke Van De Dr. Runstraat
Bastiaan Theodoor Dr. Wolschrijn
Arnold Dr. Storm
Thomas Dr. Stein
Marco G. H. Meijerink
Ton Bastein
Esther L.J. Van Soest-Vercammen
Norbertus Benedictus Koster
Frits G.H.M. Gubbels
Peter J. Oprel
Michiel Nienoord
Michel Riepen
Dr. Roel Johannes Hubertus Josephina Moors
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Carl Zeiss SMT GmbH
ASML Netherlands BV
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
ASML Netherlands BV
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Abstract

The method involves heating a reflective optical element (1) within the range of a catalytic top layer (4) on approximately one hundred fifty degree celsius and more, and supplying molecular hydrogen in the range of the catalytic top layer. The reflective optical element is heated on approximately one hundred seventy degree, particularly approximately two hundred degree celsius and more. The both steps are carried out during the operation of the reflective optical element. Independent claims are also included for the following: (1) a reflective optical element for the soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, particularly for an extreme ultraviolet lithography device, which has an optically active coating on a substrate (2) an arrangement of two or multiple reflective optical elements, which has an optically active coating on a substrate (3) a projection system, particularly for an extreme ultraviolet lithography device, which has a reflective optical element (4) an exposure system, particularly for an extreme ultraviolet lithography device, which has a reflective optical element (5) an extreme ultraviolet lithography device, which has a reflective optical element and a hydrogen inlet.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen eines reflektiven optischen Elements, insbesondere für den extremen ultravioletten und weichen Röntgenwellenlängenbereich, sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer EUV-Lithographievorrichtung mit einem reflektiven optischen Element.The The present invention relates to a method of cleaning a reflective optical element, especially for the extreme ultraviolet and soft x-ray wavelength range, and to a method of operating an EUV lithography apparatus with a reflective optical Element.

Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein reflektives optisches Element bzw. eine Anordnung von reflektiven optischen Elementen für den extremen ultravioletten und weichen Röntgenwellenlängenbereich, insbesondere zur Verwendung in EUV-Lithographievorrichtungen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf Projektionssysteme und Belichtungssysteme, insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung, mit mindestens einem reflektiven optischen Element sowie auf EUV-Lithographievorrichtungen mit mindestens einem reflektiven optischen Element.In addition, refers the present invention relates to a reflective optical element or an array of reflective optical elements for the extreme ultraviolet and soft x-ray wavelength range, in particular for use in EUV lithography devices. Further, refers the invention on projection systems and exposure systems, in particular for one EUV lithography device, with at least one reflective optical Element as well as on EUV lithography devices with at least one reflective optical element.

Hintergrund und Stand der TechnikBackground and state of the technology

Reflektive optische Elemente für den extremen ultravioletten (EUV) und weichen Röntgenwellenlängenbereich (z.B. Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und 20 nm) wie etwa Photomasken oder Multilayerspiegel werden insbesondere bei der Lithographie von Halbleiterbauelementen eingesetzt. Da EUV-Lithographievorrichtungen in der Regel mehrere reflektive optische Elemente aufweisen, müssen diese eine möglichst hohe Reflektivität aufweisen, um eine hinreichend hohe Gesamtreflektivität sicherzustellen. Die Reflektivität und die Lebensdauer der reflektiven optischen Elemente kann durch Kontamination der optisch genutzten reflektiven Fläche der reflektiven optischen Elemente, die aufgrund der kurzwelligen Bestrahlung zusammen mit Restgasen in der Betriebsatmosphäre entsteht, reduziert werden. Da üblicherweise in einer EUV-Lithographievorrichtung mehrere reflektive optische Elemente hintereinander angeordnet sind, wirken sich auch schon geringere Kontaminationen auf jedem einzelnen reflektiven optischen Element in größerem Maße auf die Gesamtreflektivität aus.reflective optical elements for the extreme ultraviolet (EUV) and soft X-ray wavelength range (e.g., wavelengths between about 5 nm and 20 nm), such as photomasks or multilayer mirrors in particular in the lithography of semiconductor devices used. Since EUV lithography devices usually several have reflective optical elements, this one as possible high reflectivity have to ensure a sufficiently high overall reflectivity. The reflectivity and the life of the reflective optical elements can by Contamination of the optically used reflective surface of the reflective optical elements due to short-wave radiation together with residual gases in the operating atmosphere arises, be reduced. As usual in an EUV lithography device several reflective optical elements are arranged one behind the other, act even lower levels of contamination on each individual reflective optical element to a greater extent on the total reflectivity out.

Die Kontamination kann je nach Zusammensetzung der Restgasatmosphäre eher oxidativ oder kohlenstoffhaltig sein. Um der Kontamination entgegenzuwirken, wird vor allem versucht, die reflektiven optischen Elemente mit Schutzschichten zu versehen, die inerter gegenüber den jeweiligen Restgasen sind, als die Oberfläche der optischen aktiven Fläche der reflektiven optischen Elemente. Außerdem werden unterschiedliche Reinigungsmethoden näher untersucht, mit deren Hilfe sich die reflektiven optischen Elemente von Kontamination reinigen lassen sollen, ohne dass ihre optischen Eigenschaften wesentlich beeinträchtigt werden. Beispielsweise wird der Ansatz verfolgt, insbesondere kohlenstoffhaltige Kontamination dadurch zu entfernen, dass in eine Reinigungskammer atomarer Wasserstoff eingeführt wird, der mit insbesondere der kohlenstoffhaltigen Kontamination auf der Oberfläche des in der Reinigungskammer befindlichen reflektiven Elements zu flüchtigen Verbindungen reagiert. Der atomare Wasserstoff wird dazu z.B. durch Erhitzen von molekularem Wasserstoff auf ca. 2400°C mit Hilfe eines Glühdrahts gewonnen.The Depending on the composition of the residual gas atmosphere, contamination may be more likely be oxidative or carbonaceous. To counteract the contamination, is mainly trying to use the reflective optical elements To provide protective layers that are inert to the respective residual gases, as the surface the optical active surface of the reflective optical elements. In addition, different Cleaning methods closer investigated, with the help of which the reflective optical elements of contamination should be cleaned without their optical Properties significantly impaired become. For example, the approach is followed, especially carbonaceous Remove contamination by placing it in a cleaning chamber introduced atomic hydrogen that is with particular the carbonaceous contamination on the surface of the reflective element located in the cleaning chamber volatile Connections responded. The atomic hydrogen is added to e.g. by Heating of molecular hydrogen to about 2400 ° C with the help a filament won.

Allerdings ist atomarer Wasserstoff wegen seiner sehr hohen Reaktivität nicht gut handhabbar. Seine Gewinnung mit Hilfe eines Glühdrahtes birgt außerdem die Gefahr des Einschleppens von zusätzlichen Verunreinigungen, die z.B. vom Glühdraht selbst stammen.Indeed is not atomic hydrogen because of its very high reactivity easy to handle. His extraction with the help of a filament harbors as well the risk of introducing additional contaminants, the e.g. from the filament itself come.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Reinigen von reflektiven optischen Elementen bzw. ein angepasstes reflektives optisches Element vorzuschlagen, das eine einfachere Handhabung erlaubt.It is therefore an object of the present invention, a method for cleaning of reflective optical elements or an adapted to suggest a reflective optical element, which is a simpler Handling allowed.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Reinigen eines reflektiven optischen Elements, insbesondere für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, mit einer katalytischen Deckschicht gelöst, mit den Schritten:

  • – Aufheizen des reflektiven optischen Elements zumindest im Bereich der katalytischen Deckschicht auf ca. 150°C und mehr; und
  • – Zuleiten von molekularem Wasserstoff, zumindest in den Bereich der katalytischen Deckschicht.
This object is achieved by a method for cleaning a reflective optical element, in particular for the soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, with a catalytic cover layer, comprising the steps:
  • - Heating the reflective optical element at least in the range of the catalytic cover layer to about 150 ° C and more; and
  • - Supply of molecular hydrogen, at least in the range of the catalytic cover layer.

Diese Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zum Betrieb einer EUV-Lithographievorrichtung mit mindestens einem reflektiven optischen Element mit einer katalytischen Deckschicht gelöst, mit den Schritten:

  • – Aufheizen des reflektiven optischen Elements zumindest im Bereich der katalytischen Deckschicht auf ca. 150°C und mehr; und
  • – Zuleiten von molekularem Wasserstoff, zumindest in den Bereich der katalytischen Deckschicht.
This object is also achieved by a method for operating an EUV lithography apparatus having at least one reflective optical element with a catalytic cover layer, comprising the steps of:
  • - Heating the reflective optical element at least in the range of the catalytic cover layer to about 150 ° C and more; and
  • - Supply of molecular hydrogen, at least in the range of the catalytic cover layer.

Indem man reflektive optische Elemente mit einer katalytischen Deckschicht versieht und durch Aufheizen für eine hinreichende Energiezufuhr sorgt, kann direkt an der katalytischen Deckschicht molekularer Wasserstoff in atomaren Wasserstoff aufgespalten werden. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass nunmehr mit molekularem Wasserstoff gearbeitet werden kann, der viel einfacher und mit weniger Aufwand gehandhabt werden kann als atomarer Wasserstoff, sondern auch, dass der atomare Wasserstoff im wesentlichen an der Stelle entsteht, an der er benötigt wird, nämlich an der Oberfläche des reflektiven optischen Elements, das von insbesondere kohlenstoffhaltiger Kontamination zu reinigen ist. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit der Reaktion des atomaren Wasserstoffs mit Bereichen außerhalb des zu reinigenden reflektiven optischen Elements, z.B. andere Komponenten oder Innenwände einer EUV-Lithographievorrichtung, in der sich das reflektive optische Element mit katalytischen Deckschicht befindet, deutlich gesenkt. Da weder z.B. Glühdrahteinrichtungen zur Gewinnung atomaren Wasserstoffs noch aufwendige Schutzmaßnahmen für das Zuführen von atomarem Wasserstoff zum zu reinigenden optischen Element notwendig sind, lässt sich das Reinigungsverfahren nicht nur zur in-situ-Reinigung, sondern auch zur online- bzw. operando-Reinigung, d.h. der Reinigung von reflektiven optischen Elementen mit katalytischer Schutzschicht innerhalb einer EUV-Lithographievorrichtung während deren Betrieb, also bei Einstrahlung von EUV-Strahlung, Belichtung einer Photomaske und Projektion deren Struktur auf Halbleiterwafer einsetzen.By providing reflective optical elements with a catalytic surface layer and providing sufficient energy by heating, molecular hydrogen can be split into atomic hydrogen directly on the catalytic surface layer. This not only has the advantage that now worked with molecular hydrogen who can, which can be handled much easier and less effort than atomic hydrogen, but also that the atomic hydrogen arises essentially at the place where it is needed, namely at the surface of the reflective optical element, in particular carbonaceous Contamination is to be cleaned. As a result, the probability of the reaction of the atomic hydrogen with regions outside of the reflective optical element to be cleaned, for example other components or inner walls of an EUV lithography device in which the reflective optical element with catalytic cover layer is located, is significantly reduced. Since neither, for example, glow wire devices for obtaining atomic hydrogen nor costly protective measures for supplying atomic hydrogen to the optical element to be cleaned are necessary, the cleaning process can not only for in-situ cleaning, but also for online or operando cleaning, ie the cleaning of reflective optical elements with catalytic protective layer within an EUV lithography device during their operation, so when irradiation of EUV radiation, exposure of a photomask and projection to use their structure on semiconductor wafers.

Der an der aufgeheizten katalytischen Deckschicht entstehende atomare Wasserstoff reagiert besonders gut mit kohlenstoffhaltiger Kontamination zu flüchtigen Verbindungen. Aber auch oxidierte Oberflächen können durch den atomaren Wasserstoff reduziert werden, wodurch auch oxidative Kontamination verringert wird.Of the on the heated catalytic top layer resulting atomic Hydrogen reacts particularly well with carbonaceous contamination volatile Links. But also oxidized surfaces can be due to the atomic hydrogen be reduced, which also reduces oxidative contamination becomes.

Ein großer Vorteil besteht darin, dass man bei Anwendung des Reinigungsverfahrens während des Betriebes des reflektiven optischen Elements das Ablagern von Kontamination auf ihm reduziert oder insbesondere bei Anwendung des Verfahrens von Anfang des Betriebes an sogar ganz vermeiden kann.One greater The advantage is that when using the cleaning process during the Operation of the reflective optical element, the deposition of contamination reduced on it or in particular when using the method of Even avoid the beginning of the operation.

Ferner wird diese Aufgabe durch ein reflektives optisches Element, insbesondere für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere zur Verwendung in einer EUV-Lithographievorrichtung, gelöst, mit einer optisch aktiven Beschichtung auf einem Substrat auf der der Strahlung auszusetzenden Seite, mit darüber einer katalytischen Deckschicht und mit einer Heizeinrichtung. Ebenso wird diese Aufgabe durch eine Anordnung von zwei oder mehreren reflektiven optischen Elementen für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere zur Verwendung in einer EUV-Lithographievorrichtung, gelöst, von denen mindestens zwei reflektive optische Elemente eine optisch aktive Beschichtung auf einem Substrat auf der der Strahlung auszusetzenden Seite mit darüber einer katalytischen Deckschicht aufweisen und eine Betriebstemperatur von ca. 150°C und mehr haben.Further This object is achieved by a reflective optical element, in particular for the soft x-ray and extreme ultraviolet wavelength range, in particular for Use in an EUV lithography apparatus, solved, with an optically active coating on a substrate on the Radiation auszusetzenden page, with over a catalytic coating layer and with a heater. Likewise, this object is achieved by an arrangement of two or more reflective optical elements for the soft one Roentgen- and extreme ultraviolet wavelength range, in particular for Use in an EUV lithography apparatus, solved by which at least two reflective optical elements an optical active coating on a substrate on the radiation auszusetzenden Page with about it have a catalytic coating layer and an operating temperature of about 150 ° C and have more.

Die Reinigung mit katalytisch hergestelltem atomaren Wasserstoff ist besonders effizient für reflektive optische Elemente, die nicht nur eine katalytische Deckschicht aufweisen, sondern auch eine eigene Heizeinrichtung. Damit kann das reflektive optische Element gezielt aufgeheizt werden, um den Reinigungsprozess zu begünstigen, oder bei Abschalten der Heizeinrichtung den Reinigungsprozess zu drosseln oder zu unterbrechen. Dies ist insbesondere bei der in-situ- und der online- bzw. operando-Reinigung von Vorteil. Außerdem wird durch die gezielte Aufheizbarkeit des reflektiven optischen Elements aus energetischer Sicht eine wirtschaftliche Effizienz gewährleistet. Ebenso kann es konstruktiv auch vorteilhaft sein, nicht an jedem reflektiven optischen Element eine eigene Heizeinrichtung vorzusehen, sondern über eine ggf. externe Heizeinrichtung zumindest einige der reflektiven optischen Elemente einer Anordnung auf eine für die oben erwähnten katalytischen Prozesse hinreichende Temperatur aufzuheizen. Dies kann z.B. bei kompakten Anordnungen mit eher geringen Abständen unter den einzelnen reflektiven optischen Elemente und nicht sehr großen äußeren Abmessungen aus energetischer Sicht wirtschaftlicher sein.The Purification with catalytically produced atomic hydrogen is especially efficient for reflective optical elements that are not just a catalytic topcoat have, but also a separate heating device. So that can the reflective optical element are heated to the specific Favor cleaning process, or upon shutdown of the heater to the cleaning process throttle or interrupt. This is especially true for in-situ and the online or operando cleaning advantage. In addition, will by the specific heatability of the reflective optical element Ensures economic efficiency from an energy point of view. Likewise, it may also be constructive advantageous, not at everyone to provide a separate heating element for the reflective optical element, but about an optional external heater at least some of the reflective optical elements of an arrangement on one of the catalytic mentioned above Processes sufficient temperature to heat up. This can e.g. at compact arrangements with rather small distances between the individual reflective optical elements and not very large external dimensions of energetic Be more economical.

Schließlich wird diese Aufgabe durch ein Projektionssystem und ein Belichtungssystem, insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung, mit mindestens einem oben genannten reflektiven optischen Element und einem Wasserstoffeinlass sowie durch eine EUV-Lithographievorrichtung mit mindestens einem oben genannten reflektiven optischen Element und einem Wasserstoffeinlass gelöst. Ebenso wird diese durch ein Projektionssystem und ein Belichtungssystem, insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung, sowie durch eine EUV-Lithographievorrichtung mit zwei oder mehreren reflektiven optischen Elementen für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, von denen mindestens zwei reflektive optische Elemente eine optisch aktive Beschichtung auf einem Substrat auf der der Strahlung auszusetzenden Seite mit darüber einer katalytischen Deckschicht aufweisen und eine Betriebstemperatur von ca. 150°C und mehr haben.Finally will this object by a projection system and an exposure system, especially for an EUV lithography apparatus having at least one of the above reflective optical element and a hydrogen inlet as well as through an EUV lithography device with at least one above-mentioned reflective optical element and a hydrogen inlet dissolved. Likewise, this is achieved by a projection system and an exposure system, especially for an EUV lithography apparatus, and by an EUV lithography apparatus having two or more reflective optical elements for the soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, from which at least two reflective optical elements an optical active coating on a substrate on the radiation auszusetzenden Page with about it have a catalytic coating layer and an operating temperature of about 150 ° C and have more.

Sowohl das Projektionssystem als auch das Belichtungssystem als auch die EUV-Lithographievorrichtung sind dafür eingerichtet, nicht nur in-situ-, sondern auch online- bzw. operando-Reinigung zu erlauben. Dadurch werden die Standzeiten deutlich reduziert, da nicht nur zu reinigende reflektiven optische Elemente nicht erst ausgebaut werden müssen, sondern auch insbesondere der Belichtungsprozess nicht unterbrochen werden muss. Da in einem solchen operando-Prozess Reinigungen vergleichsweise unaufwändig durchgeführt werden können, können Reinigungen öfters bzw. permanent durchgeführt werden. Dadurch wächst zwischen zwei Reinigungszyklen weniger Kontamination, die schon mittels geringerer atomarer Wasserstoffkonzentrationen entfernt werden kann, bzw. keine Kontamination nach. Durch die sanftere Reinigung werden Beeinträchtigungen der optischen Eigenschaften des zu reinigenden reflektiven optischen Elements z.B. hervorgerufen durch Inhomogenitäten an der optische Oberfläche reduziert. Bei kontinuierlicher Reinigung kann sogar ein Gleichgewichtszustand erreicht werden, bei dem die Kontamination permanent auf einem vernachiässigbaren Niveau gehalten werden kann. Auch bei Belichtungssystemen, Projektionssystemen und EUV-Lithographievorrichtungen ist es möglich, entweder an einzelnen reflektiven optischen Elementen eigene Heizeinrichtungen vorzusehen oder zwei oder mehr reflektive optische Elemente über eine gemeinsame Wärmequelle auf eine Betriebstemperatur von ca. 150°C und mehr zu bringen.Both the projection system and the exposure system as well as the EUV lithography device are designed to allow not only in situ, but also online or operando cleaning. As a result, the service life is significantly reduced, since not only to be cleaned reflective optical elements do not have to be removed, but also in particular the exposure process does not have to be interrupted. Since in such an operando process cleaning compariswei can be carried out easily, cleaning can be carried out more often or permanently. This increases between two cleaning cycles less contamination, which can be removed even by means of lower atomic hydrogen concentrations, or no contamination after. The gentler cleaning reduces impairments in the optical properties of the reflective optical element to be cleaned, for example caused by inhomogeneities on the optical surface. With continuous cleaning, even a state of equilibrium can be achieved, in which the contamination can be kept permanently at a negligible level. Also in exposure systems, projection systems and EUV lithography devices, it is possible either to provide individual heaters on individual reflective optical elements or to bring two or more reflective optical elements via a common heat source to an operating temperature of about 150 ° C and more.

Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.advantageous Embodiments can be found in the dependent claims.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigenThe The present invention is intended to be better understood with reference to a preferred embodiment be explained in more detail. Show this

1 schematisch eine Ausführungsform eines reflektiven optischen Elements; 1 schematically an embodiment of a reflective optical element;

2 schematisch eine Ausführungsform einer EUV-Lithographievorrichtung mit einem Belichtungssystem und einem Projektionssystem; 2 schematically an embodiment of an EUV lithography device with an exposure system and a projection system;

3 ein Flussdiagramm zu einer Ausführungsform des Reinigungsverfahrens; und 3 a flowchart for an embodiment of the cleaning method; and

4 ein Flussdiagramm zu einer Ausführungsform des Betriebsverfahren für eine EUV-Lithographievorrichtung. 4 a flowchart of an embodiment of the operating method for an EUV lithography device.

Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

1 zeigt beispielhaft ein reflektives optisches Element 1 für den extremen ultravioletten und weichen Röntgenwellenlängenbereich, insbesondere zur Verwendung in EUV-Lithographievorrichtungen, z.B. als Photomaske oder als Spiegel, das sich in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre befindet. In dem in 1 gezeigten Beispiel weist das reflektive optische Element ein Substrat 2 auf, auf dem eine optisch aktive Beschichtung 3 aufgebracht ist. In dem vorliegenden Beispiel handelt es sich bei der optisch aktiven Beschichtung um ein Multilayersystem 3. Dabei handelt es sich um alternierend aufgebrachte Schichte eines gering absorbierenden Materials (auch Spacer genannt) und eines stark absorbierenden Materials (auch Absorber genannte). Dadurch wird in gewisser Weise ein Kristall simuliert, dessen Netzebenen den Absorberschichten entsprechen, an denen Bragg-Reflexion stattfindet. Für den extremen ultravioletten und weichen Röntgenwellenlängenbereich wird sehr häufig Silizium für die Spacerschichten und Molybdän für die Absorberschichten verwendet. Aber auch andere Materialkombinationen sind für den extremen ultravioletten und weichen Röntgenwellenlängenbereich geeignet, z.B. Molybdän/Beryllium, Ruthenium/Silizium, Molybdänkarbid/Silizium etc.. Generell sollte bei den einzelnen Materialien ein großer Unterschied im Brechungsindex im Bereich der Betriebswellenlänge bestehen. Ferner lassen sich auch Schichten aus mehr als zwei Materialien zu sich wiederholenden Schichteinheiten kombinieren. Im vorliegenden Beispiel sind zwischen den eigentlichen Absorber- und Spacerschichten noch Schichten angeordnet, die als Diffusionsbarrieren wirken, wie beispielsweise Siliziumnitrid, Borkarbid, Molybdänkarbid etc., so dass auch bei erhöhten Temperaturen die Schichtstruktur des Multilayersystems 3 erhalten bleibt. Die Dicken der einzelnen Schichten wie auch der sich wiederholenden Schichteinheiten hängen von der Materialwahl und der geplanten Betriebswellenlänge ab. Die Dicken der einzelnen Schichten wie auch der sich wiederholenden Schichteinheiten können über das gesamte Multilayersystem 3 konstant sein oder auch variieren, je nach dem, welches Reflexionsprofil erreicht werden soll. 1 shows by way of example a reflective optical element 1 for the extreme ultraviolet and soft x-ray wavelength range, in particular for use in EUV lithography devices, eg as a photomask or as a mirror, which is located in a hydrogen-containing atmosphere. In the in 1 As shown, the reflective optical element has a substrate 2 on top of which an optically active coating 3 is applied. In the present example, the optically active coating is a multilayer system 3 , This is an alternatingly applied layer of a low-absorbing material (also called a spacer) and a strongly absorbing material (also called an absorber). This somehow simulates a crystal whose lattice planes correspond to the absorber layers at which Bragg reflection occurs. For the extreme ultraviolet and soft X-ray wavelength range, silicon is very often used for the spacer layers and molybdenum for the absorber layers. However, other material combinations are also suitable for the extreme ultraviolet and soft X-ray wavelength range, for example molybdenum / beryllium, ruthenium / silicon, molybdenum carbide / silicon, etc. In general, there should be a large difference in the refractive index in the range of the operating wavelength for the individual materials. Furthermore, layers of more than two materials can also be combined to form repeating layer units. In the present example, layers which act as diffusion barriers, such as, for example, silicon nitride, boron carbide, molybdenum carbide, etc., are also arranged between the actual absorber and spacer layers, such that even at elevated temperatures the layer structure of the multilayer system 3 preserved. The thicknesses of the individual layers as well as of the repeating layer units depend on the choice of material and the planned operating wavelength. The thicknesses of the individual layers as well as of the repeating layer units can be applied over the entire multilayer system 3 be constant or vary, depending on which reflection profile is to be achieved.

Das Multilayersystem 3 ist auf der Seite des reflektiven optischen Elements 1 aufgebracht, die der EUV- bzw. weichen Röntgenstrahlung ausgesetzt wird. Über dem Multilayersystem befindet sich eine Deckschicht 4 aus einem katalytischen Material. An dieser Deckschicht 3 wird bei hinreichender Energiezufuhr, z.B. in Form von Wärme molekularer Wasserstoff in atomaren Wasserstoff aufgespalten wird. Vorteilhafterweise wird ein Übergangsmetall, insbesondere der Gruppe VIII, in reiner Form oder als Legierung oder als Bestandteil einer Verbindung für die katalytische Deckschicht 4 gewählt. Besonders bevorzugt sind Ruthenium, Rhodium, Platin, Palladium, Molybdän, Osmium, Iridium, Rhenium, Nickel, Silber, Gold als katalytisches Deckschichtmaterial oder auch Metalloxide wie z.B. Zinkoxid. Im in 1 dargestellten Beispiel handelt es sich z.B. um eine Rutheniumschicht. Die Dicke der katalytischen Deckschicht 4 wird so gewählt, dass der Einfluss auf die optischen Eigenschaften des reflektiven optischen Elements 1 möglichst gering bzw. durch Anpassungen in der Schichtstruktur des Multilayersystems 3 möglichst gut korrigierbar ist.The multilayer system 3 is on the side of the reflective optical element 1 which is exposed to EUV or soft X-radiation. Above the multilayer system is a cover layer 4 from a catalytic material. On this top layer 3 If sufficient energy is supplied, for example in the form of heat, molecular hydrogen is split into atomic hydrogen. Advantageously, a transition metal, in particular group VIII, in pure form or as an alloy or as part of a compound for the catalytic cover layer 4 selected. Particular preference is given to ruthenium, rhodium, platinum, palladium, molybdenum, osmium, iridium, rhenium, nickel, silver, gold as catalytic cover layer material or metal oxides such as, for example, zinc oxide. Im in 1 example shown is, for example, a ruthenium layer. The thickness of the catalytic topcoat 4 is chosen so that the influence on the optical properties of the reflective optical element 1 as low as possible or by adjustments in the layer structure of the multilayer system 3 corrected as well as possible.

Auf der dem Multilayersystem 3 entgegen gesetzten Seite weist das reflektive optische Element aus 1 eine Heizeinrichtung 5 auf. Insbesondere bei herkömmlichen Heizeinrichtungen, die mit Joule'scher Wärme arbeiten, indem ein drahtförmiger elektrischer Leiter flächig auf der Unterseite des Substrats entlang geführt wird, hat dies den folgenden Vorteil: Auch bei enger Führung des elektrischen Leiters, also bei geringen Abständen zwischen benachbarten Abschnitten des elektrischen Leiters, lässt sich kein homogenes Aufheizen in unmittelbarer Nachbarschaft zu einer solchen Heizeinrichtung erreichen. Im in 1 gezeigten Beispiel hingegen können die von jedem Leiterabschnitt ausgehenden Wärmemengen sich im Substrat 2 und geringfügig auch noch im Multilayersystem 3 derart ausbreiten, dass bei Erreichen der katalytischen Deckschicht, hier der Rutheniumschicht 4, die Temperaturverteilung über die gesamte Fläche im wesentlichen homogen ist.On the the multilayer system 3 opposite side has the reflective optical element 1 a heating device 5 on. In particular, in conventional heaters, with Joule heat work by guiding a wire-shaped electrical conductor flat on the underside of the substrate, this has the following advantage: Even with narrow guidance of the electrical conductor, so with small distances between adjacent sections of the electrical conductor, can not be homogeneous To achieve heating in the immediate vicinity of such a heater. Im in 1 In contrast, the amount of heat emanating from each conductor section can be in the substrate 2 and slightly even in the multilayer system 3 spread so that upon reaching the catalytic cover layer, here the ruthenium layer 4 , the temperature distribution over the entire surface is substantially homogeneous.

Ein über die Fläche homogenes Aufheizen ist insbesondere in Hinblick auf das Multilayersystem 3 und bei online- bzw. operando-Reinigung wichtig. Denn bei inhomogenem Aufheizen würden durch unterschiedliche Wärmeausdehnung an verschiedenen Stellen sich die Schichtdicken im Multilayersystem unterschiedlich verändern und zu einer über die Fläche ungewollten Variation im Reflexionsverhalten führen, was insbesondere bei EUV-Lithographie von großflächigeren Strukturen zu unerwünschten Abbildungsfehlern führen kann.A homogeneous heating over the surface is especially with regard to the multilayer system 3 and important for online or operando cleaning. For inhomogeneous heating by different thermal expansion at different locations, the layer thicknesses in the multilayer system change differently and lead to an unintentional over the surface variation in reflection behavior, which can lead to unwanted aberrations especially in EUV lithography of larger area structures.

Der an der aufgeheizten katalytischen Deckschicht entstehende atomare Wasserstoff reagiert besonders gut mit kohlenstoffhaltiger Kontamination zu flüchtigen Verbindungen.Of the on the heated catalytic top layer resulting atomic Hydrogen reacts particularly well with carbonaceous contamination volatile Links.

Aber auch oxidierte Oberflächen können durch den atomaren Wasserstoff reduziert werden, wodurch auch oxidative Kontamination verringert wird.But also oxidized surfaces can through The atomic hydrogen can be reduced, which also oxidative Contamination is reduced.

Überhaupt lässt sich durch unmittelbaren Kontakt der Heizeinrichtung 5 mit dem reflektiven optischen Element 1 eine sehr effizienter Wärmeübertrag auch im Vakuum bei in-situ- oder online- bzw. operando-Reinigung in einer EUV-Lithographievorrichtung oder einer anderen röntgenoptischen Vorrichtung, in der ein entsprechendes reflektives optisches Element eingesetzt ist, erreichen. Andere Heizeinrichtungen können z.B. auch auf indirekter Aufheizung durch beispielsweise IR-Strahlung beruhen. Insbesondere bei Anordnungen von mehreren reflektiven optischen Elementen mit geringeren Abständen kann eine in der Nähe eines der reflektiven optischen Elemente angebrachte Heizeinrichtung auch die benachbarten reflektiven optischen Elemente hinreichend aufheizen. Ebenso können auch eine oder mehrere von den reflektiven optischen Elementen unabhängige Heizeinrichtungen oder externe Wärmequellen eingesetzt werde.In general, can be by direct contact of the heater 5 with the reflective optical element 1 a very efficient heat transfer even in vacuum at in situ or online or operando cleaning in an EUV lithography device or other X-ray optical device in which a corresponding reflective optical element is used, reach. Other heating devices may, for example, also be based on indirect heating by, for example, IR radiation. In particular, in arrangements of a plurality of reflective optical elements having smaller pitches, a heater mounted in the vicinity of one of the reflective optical elements can sufficiently heat the adjacent reflective optical elements as well. Likewise, it is also possible to use one or more heating devices or external heat sources independent of the reflective optical elements.

Die katalytische Deckschicht 4 sollte auf mindestens ca. 150°C aufgeheizt werden, damit eine katalytische Aufspaltung von molekularem Wasserstoff in atomaren Wasserstoff in hinreichender Menge für einen Reinigungseffekt stattfinden kann. Der Wasserstoff reagiert dann mit insbesondere kohlenstoffhaltiger Kontamination zu flüchtigen Kohlenwasserstoffverbindungen. Je höher die Temperatur der katalytischen Deckschicht 4 ist, desto höher ist die Rate, mit der sie mit atomarem Wasserstoff bedeckt wird, der dann mit Kontamination reagieren kann. Vorzugsweise wird die katalytische Deckschicht 4 auf eine Temperatur von ca. 170°C, besonders bevorzugt auf ca. 200°C oder mehr aufgeheizt. Je nach Beschaffenheit der optisch aktiven Fläche, beispielsweise des Multilayersystems 3 des reflektiven optischen Elements 1 können auch Temperaturen von ca. 250°C, ca. 300°C oder weit darüber verwendet werden. Die Menge atomaren Wasserstoffs kann auch über die Menge des zugeleiteten molekularen Wasserstoffs gesteuert werden. Befindet sich das reflektive optische Element 1 zu Reinigungszwecken in einer geschlossenen Kammer, sollte der Partialdruck des molekularen Wasserstoffs bei mindestens ca. 0,01 mbar liegen, um einen Reinigungseffekt erreichen zu können. Insbesondere bei in-situ- und online- bzw. operando-Reinigung sollte der Partialdruck bei maximal ca. 1 mbar liegen, um den Betrieb der EUV-Lithographievorrichtung bzw. des ein reflektives optisches Element mit katalytischer Deckschicht enthaltenden Belichtungs- oder Projektionssystem nicht zu beeinträchtigen. Bei Reinigung in einer dedizierten Reinigungskammer können auch Partialdrücke von mehr als 1 mbar eingesetzt werden. Bei gleichzeitig hoher Temperatur von mehreren hundert Grad Celsius besteht aber die Gefahr, dass nicht nur die Kontamination entfernt wird, sondern so viel atomarer Wasserstoff mit hinreichender vorliegt, dass er in größerem Ausmaß in die obersten Schichten des reflektiven optischen Elements 1 hinein diffundieren kann und dadurch die Eigenschaften des reflektiven optischen Elements 1 verschlechtern kann.The catalytic topcoat 4 should be heated to at least about 150 ° C, so that a catalytic decomposition of molecular hydrogen into atomic hydrogen can take place in sufficient quantity for a cleaning effect. The hydrogen then reacts with particular carbonaceous contamination to volatile hydrocarbon compounds. The higher the temperature of the catalytic topcoat 4 is, the higher the rate at which it is covered with atomic hydrogen, which can then react with contamination. Preferably, the catalytic cover layer becomes 4 heated to a temperature of about 170 ° C, more preferably to about 200 ° C or more. Depending on the nature of the optically active surface, for example of the multilayer system 3 of the reflective optical element 1 It is also possible to use temperatures of approx. 250 ° C, approx. 300 ° C or far above. The amount of atomic hydrogen can also be controlled by the amount of molecular hydrogen supplied. Is the reflective optical element located 1 for cleaning purposes in a closed chamber, the partial pressure of the molecular hydrogen should be at least about 0.01 mbar in order to achieve a cleaning effect. In particular in the case of in-situ and online or operando cleaning, the partial pressure should be at a maximum of approximately 1 mbar in order not to impair the operation of the EUV lithography apparatus or of the exposure or projection system containing a reflective optical element with a catalytic cover layer , When cleaning in a dedicated cleaning chamber also partial pressures of more than 1 mbar can be used. At a high temperature of several hundred degrees Celsius, however, there is the danger that not only the contamination will be removed, but that there will be sufficient atomic hydrogen with sufficient effect that it will penetrate the uppermost layers of the reflective optical element to a greater extent 1 can diffuse into and thereby the properties of the reflective optical element 1 can worsen.

In einer Variante für reflektive optische Elemente, die einer sehr intensiven EUV- oder weichen Röntgenstrahlung und damit einer bereits hohen Wärmelast ausgesetzt sind, kann insbesondere für den üblichen Fall, dass nicht die gesamte Oberfläche des reflektiven optischen Elements ausgeleuchtet wird, die Heizeinrichtung an den an die optisch aktive Fläche angrenzenden Seiten oder sogar auch im Randbereich auf der katalytischen Deckschicht selbst aufgebracht werden, um trotz nur lokaler Bestrahlung die gesamte Fläche auf eine homogene Temperatur zu bringen. Für den Fall eines sehr kleinen Strahlflecks und einem begrenzten Flächenbereich, der optisch genutzt wird, kann auch bei Bestrahlung geringerer Intensität die Heizeinrichtung an den Seiten oder auf der Deckschicht vorgesehen werden, da der optisch genutzte Bereich eine hinreichend homogene Temperaturverteilung aufweisen kann, obwohl die Randbereiche hinreichend aufgeheizt werden, damit der katalytische Prozess zur Zersetzung von molekularem Wasserstoff abläuft. Im Extremfall kann in einer solchen Konstellation auch die katalytische Deckschicht nur im Randbereich, der nicht optisch genutzt wird, vorgesehen sein. Oft übernimmt die katalytische Deckschicht aber auch Schutzfunktion gegen mechanischen Abtrag bei anderen Reinigungsprozessen oder gegen Oxidation, falls Sauerstoff, Wasser oder andere sauerstoffhaltige Verbindungen wie z.B. Alkohol oder Aceton in der Restgasatmosphäre vorhanden sein sollten.In a variant for reflective optical elements which are exposed to a very intense EUV or soft X-rays and thus an already high heat load, in particular for the usual case that not the entire surface of the reflective optical element is illuminated, the heater to the the optically active surface adjacent sides or even in the edge region are applied to the catalytic cover layer itself to bring the entire surface to a homogeneous temperature despite only local irradiation. In the case of a very small beam spot and a limited surface area that is optically used, the heating device can be provided on the sides or on the cover layer even when irradiation of lower intensity, since the optically used area has a sufficiently homogeneous temperature distribution Although the peripheral areas are heated sufficiently, the catalytic process for the decomposition of molecular hydrogen can take place. In extreme cases, in such a constellation, the catalytic cover layer can be provided only in the edge region, which is not used optically. However, the catalytic top layer often also takes over protective function against mechanical removal in other purification processes or against oxidation if oxygen, water or other oxygen-containing compounds such as, for example, alcohol or acetone should be present in the residual gas atmosphere.

Es sei darauf hingewiesen, dass neben der Anzahl der zur Reinigung zur Verfügung stehenden Wasserstoffatome auch das Kohlenstoffwachstum auf reflektiven optischen Elementen wie EUV-Spiegeln indirekt mit der Intensität der einfallenden Strahlung korreliert. Denn die EUV-Strahlung bzw. die weiche Röntgenstrahlung selbst, bzw. die durch die Bestrahlung generierten Photo- bzw. Sekundärelektronen führt schon in einem geringen Umfang zum Aufspalten von molekularem Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffverbindungen in atomaren Wasserstoff oder auch kleinere kohlenstoffhaltige Moleküle, die sich als Kontamination auf der optisch genutzten Fläche des reflektiven optischen Elements ablagern können. Daher handelt es sich bei den ablaufenden Prozessen gewissermaßen um ein selbstregulierendes System, in dem sich ein Gleichgewicht aus Kohlenstoffwachstum und Kohlenstoffreinigung ausbilden kann.It It should be noted that in addition to the number of cleaning to disposal standing hydrogen atoms also the carbon growth on reflective optical elements such as EUV mirrors indirectly with the intensity of the incident Radiation correlates. Because the EUV radiation or soft X-rays itself, or the photo- and secondary electrons generated by the irradiation leads already to a small extent for the breakdown of molecular hydrogen or hydrocarbon compounds in atomic hydrogen or Also, smaller carbonaceous molecules posing as contamination on the optically used area of the reflective optical element can deposit. Therefore it is in the processes that take place, so to speak self-regulating System in which there is a balance of carbon growth and Can form carbon cleaning.

In 2 ist schematisch eine EUV-Lithographievorrichtung 10 dargestellt. Wesentliche Komponenten sind das Strahlformungssystem 11, das Belichtungssystem 14, die Photomaske 17 und das Projektionssystem 20.In 2 schematically is an EUV lithography device 10 shown. Essential components are the beam-forming system 11 , the exposure system 14 , the photomask 17 and the projection system 20 ,

Als Strahlungsquelle 12 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder auch ein Synchrotron dienen. Die austretende Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 5 nm bis 20 nm wird zunächst im Kollimator 13b gebündelt. Außerdem wird mit Hilfe eines Monochromators 13a durch Variation des Einfallswinkels die gewünschte Betriebswellenlänge herausgefiltert. Im genannten Wellenlängenbereich sind der Kollimator 13b und der Monochromator 13a üblicherweise als reflektive optische Elemente ausgebildet, die in weiteren Ausführungsformen eine katalytische Deckschicht aufweisen können, die aufgeheizt werden kann. Kollimatoren sind häufig schalenförmig ausgebildete reflektive optische Elemente, um einen fokussierenden bzw. kollimierenden Effekt zu erreichen. An der konkaven Fläche findet die Reflexion der Strahlung statt, wobei zur Reflexion häufig kein Multilayersystem auf der konkaven Fläche verwendet wird, da ein möglichst breiter Wellenlängenbereich reflektiert werden soll. Das Herausfiltern eines schmalen Wellenlängenbandes durch Reflexion geschieht am Monochromator, oft mit Hilfe einer Gitterstruktur oder eines Multilayersystems. Unabhängig davon, wie die gewünschte Reflexion am Kollimator oder am Monochromator hervorgerufen wird, können sie eine katalytische Deckschicht aufweisen, die z.B. durch eine Heizeinrichtung am Kollimator und/oder am Monochromator aufgeheizt wird, um sie von Kontamination zu reinigen bzw. das Bilden von Kontamination zu unterdrücken.As a radiation source 12 For example, a plasma source or a synchrotron can serve. The emerging radiation in the wavelength range of about 5 nm to 20 nm is first in the collimator 13b bundled. Also, with the help of a monochromator 13a filtered out by varying the angle of incidence, the desired operating wavelength. In the aforementioned wavelength range are the collimator 13b and the monochromator 13a Usually designed as reflective optical elements, which can have a catalytic cover layer in other embodiments, which can be heated. Collimators are often cup-shaped reflective optical elements to achieve a focusing or collimating effect. The reflection of the radiation takes place on the concave surface, wherein no multilayer system on the concave surface is frequently used for the reflection, since the broadest possible wavelength range is to be reflected. The filtering out of a narrow wavelength band by reflection occurs at the monochromator, often with the aid of a lattice structure or a multilayer system. Regardless of how the desired reflection is caused at the collimator or monochromator, they may have a catalytic coating layer heated by, for example, a heater at the collimator and / or monochromator to clean them from contamination or to form contamination suppress.

Der im Strahlformungssystem 11 in Hinblick auf Wellenlänge und räumliche Verteilung aufbereitete Betriebsstrahl wird dann in das Belichtungssystem 14 eingeführt. Im in 2 dargestellten Beispiel weist das Belichtungssystem 14 zwei Spiegel 15, 16 auf, die beide eine katalytische Deckschicht aufweisen und gemeinsam oder unabhängig voneinander aufgeheizt werden können. Die Spiegel 15, 16 leiten den Strahl auf die Photomaske 17, die die Struktur aufweist, die auf den Wafer 21 abgebildet werden soll. Bei der Photomaske 17 handelt es sich ebenfalls um ein reflektives optisches Element für den EUV- und weichen Wellenlängenbereich mit aufheizbarer katalytischer Deckschicht, das aber im hier dargestellten Beispiel nicht in-situ oder online bzw. operando gereinigt werden kann. Da aber Photomasken je nach Herstellungsprozess ohnehin ausgewechselt werden, hat dies keine schwerwiegenden negativen Konsequenzen auf die Standzeiten der EUV-Lithographievorrichtung 10. Mit Hilfe des Projektionssystems 20 wird der von der Photomaske 17 reflektierte Strahl auf den Wafer 21 projiziert und dadurch die Struktur der Photomaske auf ihn abgebildet. Das Projektionssystem 20 weist im dargestellten Beispiel zwei beheizbare Spiegel 18, 19 mit katalytischer Deckschicht auf. Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl das Projektionssystem 20 als auch das Belichtungssystem 14 jeweils nur einen oder auch drei, vier, fünf und mehr Spiegel aufweisen können, von denen ein Spiegel oder mehr über eine eigene oder eine oder mehrere gemeinsame Wärmequellen bzw. Heizeinrichtungen beheizbar sein können und katalytische Deckschichten aufweisen. Ebenso kann man wahlweise eine beheizbare Photomaske 17 mit katalytischer Deckschicht einsetzen und diese einer H2-Atmosphäre aussetzen oder nicht.The in the beam-forming system 11 In terms of wavelength and spatial distribution processed operating beam is then in the exposure system 14 introduced. Im in 2 The example shown has the exposure system 14 two mirrors 15 . 16 which both have a catalytic top layer and can be heated together or independently. The mirror 15 . 16 direct the beam onto the photomask 17 that has the structure on the wafer 21 should be displayed. At the photomask 17 it is also a reflective optical element for the EUV and soft wavelength range with heatable catalytic cover layer, which can not be cleaned in-situ or online or operando in the example shown here. However, since photomasks are replaced anyway depending on the manufacturing process, this has no serious negative consequences on the life of the EUV lithography device 10 , With the help of the projection system 20 becomes that of the photomask 17 reflected beam on the wafer 21 projected and thereby imaged the structure of the photomask on him. The projection system 20 has two heatable mirrors in the example shown 18 . 19 with catalytic topcoat on. It should be noted that both the projection system 20 as well as the exposure system 14 may each have only one or even three, four, five and more mirrors, of which a mirror or more about its own or one or more common heat sources or heating means can be heated and have catalytic cover layers. Likewise, you can choose either a heatable photomask 17 use with catalytic cover layer and expose it to a H 2 atmosphere or not.

Im in 2 dargestellten Beispiel sind sowohl am Belichtungssystem 14 als auch am Projektionssystem 20 eine Zufuhr 31, 33 für molekularen Wasserstoff vorgesehen, über die man wahlweise kontinuierlich oder für Reinigungszyklen eine Wasserstoffatmosphäre einstellen kann. Beim Beheizen der Spiegel 15, 16, 18, 19 ist zu berücksichtigen, dass die Heizleistung an die EUV-Strahlungsleistung angepasst wird, der sie ausgesetzt sind, falls sie jeder über eine eigene Heizeinrichtung verfügen. Insbesondere der im Strahlengang erste Spiegel 15 ist einer besonders hohen Wärmelast ausgesetzt, so dass die Heizleistung geringer als bei den nachfolgenden Spiegeln 16, 18, 19 geregelt werden kann. Es sei auch darauf hingewiesen, dass im Gegensatz zu herkömmlichen EUV-Lithographievorrichtungen auf Kühleinrichtungen, wie sie insbesondere am im Strahlengang ersten Spiegel vorgesehen sind, verzichtet werden kann, da bei der vorliegenden EUV-Lithographievorrichtung der Einfluss der Wärmelast ausgenutzt und unterstützt wird.Im in 2 Example shown are both on the exposure system 14 as well as on the projection system 20 a feed 31 . 33 for molecular hydrogen, over which one can set either continuously or for cleaning cycles a hydrogen atmosphere. When heating the mirror 15 . 16 . 18 . 19 It should be noted that the heating capacity is adjusted to the EUV radiated power to which they are exposed if they each have their own heating system. In particular, the first mirror in the beam path 15 is exposed to a particularly high heat load, so that the heating power is lower than in the following mirroring 16 . 18 . 19 can be regulated. It should also be pointed out that, in contrast to conventional EUV lithography devices, it is possible to dispense with cooling devices, such as those provided in particular in the first mirror in the beam path, since in the present EUV lithography device the influence of the heat load is utilized and supported.

Zusätzlich sind jeweils eine Zufuhr 32 am Belichtungssystem 14 und eine Zufuhr 34 am Projektionssystem 20 vorgesehen, über die eine Verbindung mit einem elektronegativen Element eingebracht werden kann, das sich auf der Oberfläche der reflektiven optischen Elemente ablagern kann. Es hat sich nämlich erwiesen, dass reflektive optische Elemente, die eine Deckschicht aufweisen, die ein Übergangsmetall insbesondere der Gruppe VIII aufweist, mittels einer Art Schutzschicht einer Dicke auch weniger einer Monolage auf der Basis eines elektronegativen Elements wirksam vor Kontamination geschützt werden können. Das elektronegative Element wird von dem Gruppe VIII Metall adsorbiert oder chemisorbiert und blockiert dadurch Oberflächenstellen, die dadurch von anderen Atomen oder Molekülen nicht mehr besetzt werden können. Diese Wirkung scheint sich auch auf die nächsten und übernächsten Nachbarstellen zu erstrecken, was eventuell durch die Elektronegativität des Elements erklärt werden könnte. Die Besetzung der Oberflächenstellen verhindert u.a. die Adsorption von kohlenstoffhaltiger Kontamination.In addition, each one is a feed 32 on the exposure system 14 and a feed 34 on the projection system 20 provided, via which a connection with an electronegative element can be introduced, which can be deposited on the surface of the reflective optical elements. Namely, it has been found that reflective optical elements having a cap layer comprising a Group VIII transition metal can be effectively protected from contamination by a kind of protective layer of a thickness less even a monolayer based on an electronegative element. The electronegative element is adsorbed or chemisorbed by the Group VIII metal, thereby blocking surface sites that can not be occupied by other atoms or molecules. This effect also seems to extend to the nearest and second neighbor sites, which could possibly be explained by the electronegativity of the element. The occupation of surface areas prevents, inter alia, the adsorption of carbonaceous contamination.

Außerdem wird auch die Resistenz der Deckschicht gegen Oxidation erhöht und die Absorption und die Dissoziation von Sauerstoff an der Deckschichtoberfläche verhindert. Besonders ausgeprägt ist die Wirkung bei einer Rutheniumdeckschicht, bei der die Oberflächenstellen mit Schwefel aufgefüllt werden. Aber auch bei Deckschichten aus den Metallen Rhodium, Platin, Palladium, Iridium, Silber, Gold, Ruthenium, Molybdän, Osmium oder Rhenium, deren Oberflächenstellen mit den elektronegativen Elementen Schwefel, Jod, Phosphor, Arsen oder auch mit einer Cyanid-Gruppe aufgefüllt werden, lässt sich Kontamination vermindern bzw. vermeiden.In addition, will also increases the resistance of the topcoat to oxidation and the Absorption and the dissociation of oxygen on the surface layer surface prevented. Is particularly pronounced the effect of a ruthenium topcoat, where the surface areas be filled with sulfur. But also with cover layers of the metals rhodium, platinum, palladium, Iridium, silver, gold, ruthenium, molybdenum, osmium or rhenium, whose surface sites with the electronegative elements sulfur, iodine, phosphorus, arsenic or be filled with a cyanide group, can be contamination reduce or avoid.

Vorteilhafterweise wird ein reflektives optisches Element mit einer Deckschicht aus einem Übergangsmetall der Gruppe VIII oder aus Gold oder Silber vor der ersten Inbetriebnahme durch Behandeln mit einer gasförmigen Verbindung, die eine elektronegatives Element oder eine Cyanid-Gruppe aufweist, mit einer entsprechenden Schutzschicht versehen, die während des Betriebes des reflektiven optischen Element oder während Unterbrechungen des Betriebes wieder aufgefüllt werden kann, indem man die entsprechende gasförmige Verbindung der Oberfläche des reflektiven optischen Elements zuführt. Auf diese Weise wird von Anfang an eine Kontamination wirksam unterdrückt. Setzt man insbesondere bei Rutheniumdeckschichten Schwefel zum Auffüllen der Oberflächenstellen ein, werden vorzugsweise schwefelhaltige Gase eingeleitet. Besonders bevorzugt sind beispielsweise Schwefelwasserstoff, Dimethylsulfid und Thiophen. Kombiniert man das Unterdrücken von Kontamination mithilfe einer aufgeheizten katalytischen Deckschicht in wasserstoffhaltiger Atmosphäre mit dem letztgenannten Ansatz durch entsprechende Wahl des Deckschichtmaterials, kann man beispielsweise beide Prozesse parallel ablaufen lassen, indem die das elektronegative Element oder eine Cyanid-Gruppe enthaltende Verbindung mit so geringem Partialdruck zuführt, dass die Deckschichtoberfläche nur teilweise mit dem elektronegativem Element bedeckt wird, so dass noch eine hinreichende Menge von molekularem Wasserstoff katalytisch in atomaren Wasserstoff zersetzt werden kann. Bei der Verwendung von Ruthenium und Schwefel ließe sich in diesem Fall auch Schwefelwasserstoff einleiten, um mit einem Gas beide Prozesse zu ermöglichen. Andererseits kann man auch erst auf den zweiten Prozess zurückgreifen, wenn, z.B. wegen eines Sauerstoff- bzw. Feuchtigkeitsleck ein Beginn oxidativer Kontamination detektiert wird, dem besser durch die Auffüllen den Oberflächenstellen mit einem elektronegativen Element begegnet werden kann als mit katalytisch gewonnenem atomarem Wasserstoff.advantageously, becomes a reflective optical element with a cover layer a transition metal Group VIII or gold or silver before first use by treating with a gaseous Compound containing an electronegative element or a cyanide group provided with a corresponding protective layer during the Operation of the reflective optical element or during interruptions the company replenished can be made by placing the appropriate gaseous compound of the surface of the Reflective optical element supplies. In this way is from At the beginning of a contamination effectively suppressed. One uses in particular Ruthenium topcoats Sulfur for filling the surface areas a, sulfur-containing gases are preferably introduced. Especially For example, preferred are hydrogen sulfide, dimethyl sulfide and thiophene. Combine the suppression of contamination with help a heated catalytic topcoat in a hydrogen-containing atmosphere with the the latter approach by appropriate choice of the cover sheet material, For example, you can run both processes in parallel, by containing the electronegative element or a cyanide group Connecting with such low partial pressure that the topcoat surface only partially covered with the electronegative element, so that still a sufficient amount of molecular hydrogen catalytically can be decomposed in atomic hydrogen. When using of ruthenium and sulfur In this case, also introduce hydrogen sulfide, with a Gas to enable both processes. On the other hand, you can also fall back on the second process, if, e.g. because of an oxygen or moisture leak a beginning oxidative contamination is detected, better by filling the surface sites can be countered with an electronegative element than with catalytically obtained atomic hydrogen.

In 3 ist in einem Flussdiagramm der Ablauf einer Ausführungsform des Verfahrens zum Reinigen eines reflektiven optischen Elements mit katalytischer Deckschicht dargestellt.In 3 the flow of an embodiment of the method for cleaning a catalytic overlay reflective optical element is shown in a flow chart.

Dabei handelt es sich um ein Beispiel für das Reinigen außerhalb einer EUV-Lithographievorrichtung bzw. eines Belichtungs- oder Projektionssystems. Zunächst wird das zu reinigende reflektive optische Element in eine Reinigungskammer eingebaut (Schritt 101). Danach wird die Reinigungskammer evakuiert (Schritt 102), um dann gleichzeitig das reflektive optische Element auf über 200°C aufzuheizen und molekularen Wasserstoff mit einem Partialdruck von ca. 1 mbar in die Reinigungskammer einzuleiten (Schritte 103, 104), wobei diese beiden Schritte wahlweise auch in beliebiger Reihenfolge nacheinander ausgeführt werden können. Anschließen werden die Temperatur und die Wasserstoffatmosphäre beibehalten, bis das reflektive optische Element gereinigt ist (Schritt 105). Bei derart starker Kontamination, dass die katalytische Deckschicht bereits vollständig bedeckt ist, so dass keine Katalyse mehr ablaufen kann, kann man auch einen zusätzlichen konventionellen Reinigungsgang vorschalten z.B. durch Verwendung von mittels eines Glühdrahtes generiertem atomaren Wasserstoff, der allerdings bereits abgebrochen werden kann, bevor eine Schädigung der Oberfläche des reflektiven optischen Elements stattfindet, da die Endreinigung durch das hier beschriebene Verfahren erreicht wird.This is an example of cleaning outside an EUV lithography device or an exposure or projection system. First, the reflective optical element to be cleaned is installed in a cleaning chamber (step 101 ). Thereafter, the cleaning chamber is evacuated (step 102 ), in order to simultaneously heat the reflective optical element to more than 200 ° C and to introduce molecular hydrogen into the cleaning chamber at a partial pressure of about 1 mbar (steps 103 . 104 ), whereby these two steps can optionally be carried out successively in any order. Subsequently, the temperature and the hydrogen atmosphere are maintained until the reflective optical element is cleaned (step 105 ). With such strong contamination that the catalytic top layer is already completely covered, so that can no longer run catalysis, you can also upstream of an additional conventional cleaning cycle, for example, by using a generated by a filament atomic hydrogen, which, however, can already be stopped before a Damage to the surface of the reflective optical element takes place since the final cleaning by the here described method is achieved.

In 4 ist in einem Flussdiagramm der Ablauf einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer EUV-Lithographievorrichtung mit mindestens einem reflektiven optischen Element mit katalytischer Deckschicht dargestellt. Dabei kann sich das mindestens eine reflektive optische Element im Belichtungs- oder im Projektionssystem befinden. Es kann sich ebenso um die Photomaske handeln. Zunächst wird die EUV-Lithographievorrichtung auf übliche Weise in Betrieb genommen (Schritt 111). Dazu gehören u.a. der Einbau und das Einrichten der reflektiven optischen Elemente im Vakuum sowie die Aufnahme des Belichtungsprozesses durch Einstrahlen von EUV- oder weicher Röntgenstrahlung. Danach wird gleichzeitig das mindestens eine reflektive optische Element mit katalytischer Deckschicht auf über 200°C aufgeheizt und molekularer Wasserstoff mit einem Partialdruck von ca. 0,1 mbar eingeleitet (Schritte 112, 113), wobei diese beiden Schritte wahlweise auch in beliebiger Reihenfolge nacheinander ausgeführt werden können. Indem dies sobald wie möglich nach Inbetriebnahme der EUV-Lithographievorrichtung geschieht, kann wirkungsvoll verhindert werden, dass sich eine nennenswerte Kontamination überhaupt aufbaut. Anschließend werden die Temperatur und die Wasserstoffatmosphäre während des weiteren Betriebes beibehalten (Schritt 114). Gegebenenfalls kann es auch ausreichen, nur in bestimmten Abständen die reflektiven optischen Elemente mit katalytischer Deckschicht aufzuheizen und Wasserstoff zuzuführen.In 4 FIG. 2 is a flowchart showing the sequence of an embodiment of the method for operating an EUV lithography apparatus with at least one catalytic layer reflective optical element. In this case, the at least one reflective optical element can be located in the exposure or in the projection system. It can also be the photomask. First, the EUV lithography apparatus is put into operation in the usual way (step 111 ). These include, among other things, the installation and the setting up of the reflective optical elements in a vacuum and the recording of the exposure process by irradiation of EUV or soft X-ray radiation. Thereafter, the at least one reflective optical element with catalytic cover layer is heated to more than 200 ° C and simultaneously introduced molecular hydrogen at a partial pressure of about 0.1 mbar (steps 112 . 113 ), whereby these two steps can optionally be carried out successively in any order. By doing this as soon as possible after the commissioning of the EUV lithography device, it can be effectively prevented that build up any appreciable contamination at all. Subsequently, the temperature and the hydrogen atmosphere during the further operation are maintained (step 114 ). Optionally, it may also be sufficient to heat the reflective optical elements with catalytic cover layer and supply hydrogen only at certain intervals.

Die hier beschriebenen Verfahren und Komponenten einer EUV-Lithographievorrichtung erlauben einen kontaminationsarmen und wenig aufwendigen Betrieb von EUV-Lithographievorrichtungen mit geringen Standzeiten, was zu einer erhöhten Wirtschaftlichkeit von EUV-Lithographievorrichtungen führt.The methods and components of an EUV lithography apparatus described herein allow a low-contamination and less expensive operation of EUV lithography devices with short life, resulting in increased efficiency of EUV lithography devices leads.

11
reflektives optisches Elementreflective optical element
22
Substratsubstratum
33
Multilayermultilayer
44
katalytische Deckschichtcatalytic topcoat
55
Heizeinrichtungheater
1010
EUV-LithographievorrichtungEUV lithography device
1111
StrahlformungssystemBeam shaping system
1212
EUV-StrahlungsquelleEUV radiation source
13a13a
Monochromatormonochromator
13b13b
Kollimatorcollimator
1414
Belichtungssystemexposure system
1515
erster Spiegelfirst mirror
1616
zweiter Spiegelsecond mirror
1717
Maskemask
1818
dritter Spiegelthird mirror
1919
vierter Spiegelfourth mirror
2020
Projektionssystemprojection system
2121
Waferwafer
3131
WasserstoffzufuhrHydrogen supply
3232
Zufuhrsupply
3333
WasserstoffzufuhrHydrogen supply
3434
Zufuhrsupply
101-105101-105
Verfahrensschrittesteps
111-114111-114
Verfahrensschrittesteps

Claims (17)

Verfahren zum Reinigen eines reflektiven optischen Elements, insbesondere für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, mit einer katalytischen Deckschicht mit den Schritten: – Aufheizen des reflektiven optischen Elements zumindest im Bereich der katalytischen Deckschicht auf ca. 150°C und mehr; und – Zuleiten von molekularem Wasserstoff, zumindest in den Bereich der katalytischen Deckschicht.Method for cleaning a reflective optical Elements, in particular for the soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, with a catalytic Covering layer with the steps: - heating up the reflective optical element at least in the region of the catalytic cover layer to about 150 ° C and more; and - Supply of molecular hydrogen, at least in the catalytic range Top layer. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektive optische Element auf ca. 170°C, bevorzugt ca. 200°C und mehr aufgeheizt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the reflective optical element to about 170 ° C, preferably about 200 ° C and more is heated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schritte während des Betriebes des reflektiven optischen Elements ausgeführt werden.Method according to claim 1 or 2, characterized that both steps during the operation of the reflective optical element. Verfahren zum Betrieb einer EUV-Lithographievorrichtung mit mindestens einem reflektiven optischen Element für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich mit einer katalytischen Deckschicht mit den Schritten: – Aufheizen des reflektiven optischen Elements zumindest im Bereich der katalytischen Deckschicht auf ca. 150°C und mehr; und – Zuleiten von molekularem Wasserstoff, zumindest in den Bereich der katalytischen Deckschicht.Method for operating an EUV lithography device with at least one reflective optical element for the soft one Roentgen- and extreme ultraviolet wavelength range with a catalytic Covering layer with the steps: - heating up the reflective optical element at least in the region of the catalytic cover layer to about 150 ° C and more; and - Supply of molecular hydrogen, at least in the catalytic range Top layer. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoff mit einem Partialdruck zwischen ca. 0,01 mbar und ca. 1 mbar zugeführt wird.Method according to claim 4, characterized in that that hydrogen with a partial pressure between about 0.01 mbar and about 1 mbar is supplied. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine reflektive optische Element homogen aufgeheizt wird.Method according to claim 4 or 5, characterized that the at least one reflective optical element is heated homogeneously becomes. Reflektives optisches Element (1) für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere zur Verwendung in einer EUV-Lithographievorrichtung, mit einer optisch aktiven Beschichtung (3) auf einem Substrat (2) auf der der Strahlung auszusetzenden Seite, mit darüber einer katalytischen Deckschicht (4) und mit einer Heizeinrichtung (5).Reflective optical element ( 1 ) for the soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, in particular for use in an EUV lithography apparatus, with an optically active coating ( 3 ) on a substrate ( 2 ) on the side to be exposed to the radiation, with a catalytic top layer ( 4 ) and with a heating device ( 5 ). Reflektives optisches Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Deckschicht (4) eine Übergangsmetall aufweist.Reflective optical element according to claim 7, characterized in that the catalytic covering layer ( 4 ) has a transition metal. Reflektives optisches Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Deckschicht (4) eine Substanz aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium, Palladium, Platin, Molybdän, Iridium, Osmium, Rhenium, Nickel, Silber, Gold oder Zinkoxid aufweist.Reflective optical element according to claim 7, characterized in that the catalytic covering layer ( 4 ) has a substance from the group ruthenium, rhodium, palladium, platinum, molybdenum, iridium, osmium, rhenium, nickel, silver, gold or zinc oxide. Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (5) auf der der optisch aktiven Beschichtung (3) entgegen gesetzten Seite des Substrats (2) angeordnet ist.Reflective optical element according to one of claims 7 to 9, characterized in that the heating device ( 5 ) on the optically active coating ( 3 ) opposite side of the substrate ( 2 ) is arranged. Anordnung von zwei oder mehreren reflektiven optischen Elementen (13a, b, 15, 16, 17, 18, 19) für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere zur Verwendung in einer Lithographievorrichtung, von denen mindestens zwei reflektive optische Elemente (13a, b, 15, 16, 17, 18, 19) eine optisch aktive Beschichtung (3) auf einem Substrat (2) auf der der Strahlung auszusetzenden Seite mit darüber einer katalytischen Deckschicht (4) aufweisen und eine Betriebstemperatur von ca. 150°C und mehr haben.Arrangement of two or more reflective optical elements ( 13a , b, 15 . 16 . 17 . 18 . 19 ) for the soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, in particular for use in a lithography apparatus, of which at least two reflective optical elements ( 13a , b, 15 . 16 . 17 . 18 . 19 ) an optically active coating ( 3 ) on a substrate ( 2 ) on the side to be exposed to the radiation with a catalytic top layer ( 4 ) and have an operating temperature of about 150 ° C and more. Projektionssystem (20), insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung, mit mindestens einem reflektiven optischen Element (18, 19) gemäß Anspruch 7 bis 10 und einem Wasserstoffeinlass (33).Projection system ( 20 ), in particular for an EUV lithography apparatus, having at least one reflective optical element ( 18 . 19 ) according to claims 7 to 10 and a hydrogen inlet ( 33 ). Projektionssystem (20), insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung, mit zwei oder mehreren reflektiven optischen Elementen (13a, b, 15, 16, 17, 18, 19) für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere zur Verwendung in einer Lithographievorrichtung, von denen mindestens zwei reflektive optische Elemente (13a, b, 15, 16, 17, 18, 19) eine optisch aktive Beschichtung (3) auf einem Substrat (2) auf der der Strahlung auszusetzenden Seite mit darüber einer katalytischen Deckschicht (4) aufweisen und eine Betriebstemperatur von 150°C und mehr haben.Projection system ( 20 ), in particular for an EUV lithography apparatus, with two or more reflective optical elements ( 13a , b, 15 . 16 . 17 . 18 . 19 ) for the soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, in particular for use in a lithography apparatus, of which at least two reflective optical elements ( 13a , b, 15 . 16 . 17 . 18 . 19 ) an optically active coating ( 3 ) on a substrate ( 2 ) on the side to be exposed to the radiation with a catalytic top layer ( 4 ) and have an operating temperature of 150 ° C and more. Belichtungssystem (14), insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung, mit mindestens einem reflektiven optischen Element (15, 16) gemäß Anspruch 7 bis 10 und einem Wasserstoffeinlass (31).Exposure system ( 14 ), in particular for an EUV lithography apparatus, having at least one reflective optical element ( 15 . 16 ) according to claims 7 to 10 and a hydrogen inlet ( 31 ). Belichtungssystem (14), insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung, mit zwei oder mehreren reflektiven optischen Elementen (13a, b, 15, 16, 17, 18, 19) für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere zur Verwendung in einer Lithographievorrichtung, von denen mindestens zwei reflektive optische Elemente (13a, b, 15, 16, 17, 18, 19) eine optisch aktive Beschichtung (3) auf einem Substrat (2) auf der der Strahlung auszusetzenden Seite mit darüber einer katalytischen Deckschicht (4) aufweisen und eine Betriebstemperatur von 150°C und mehr haben.Exposure system ( 14 ), in particular for an EUV lithography apparatus, with two or more reflective optical elements ( 13a , b, 15 16 . 17 . 18 . 19 ) for the soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, in particular for use in a lithography apparatus, of which at least two reflective optical elements ( 13a , b, 15 . 16 . 17 . 18 . 19 ) an optically active coating ( 3 ) on a substrate ( 2 ) on the side to be exposed to the radiation with a catalytic top layer ( 4 ) and have an operating temperature of 150 ° C and more. EUV-Lithographievorrichtung (10) mit mindestens einem reflektiven optischen Element (15, 16, 17, 18, 19) gemäß Anspruch 7 bis 10 und einem Wasserstoffeinlass (31, 33).EUV lithography apparatus ( 10 ) with at least one reflective optical element ( 15 . 16 . 17 . 18 . 19 ) according to claims 7 to 10 and a hydrogen inlet ( 31 . 33 ). EUV-Lithographievorrichtung (10) mit zwei oder mehreren reflektiven optischen Elementen (13a, b, 15, 16, 17, 18, 19) für den weichen Röntgen- und extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere zur Verwendung in einer Lithographievorrichtung, von denen mindestens zwei reflektive optische Elemente (13a, b, 15, 16, 17, 18, 19) eine optisch aktive Beschichtung (3) auf einem Substrat (2) auf der der Strahlung auszusetzenden Seite mit darüber einer katalytischen Deckschicht (4) aufweisen und eine Betriebstemperatur von 150°C und mehr haben.EUV lithography apparatus ( 10 ) with two or more reflective optical elements ( 13a , b, 15 . 16 . 17 . 18 . 19 ) for the soft X-ray and extreme ultraviolet wavelength range, in particular for use in a lithography apparatus, of which at least two reflective optical elements ( 13a , b, 15 . 16 . 17 . 18 . 19 ) an optically active coating ( 3 ) on a substrate ( 2 ) on the side to be exposed to the radiation with a catalytic top layer ( 4 ) and have an operating temperature of 150 ° C and more.
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